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常见问题

太阳能路灯操控体系: 
1.1 太阳能电池:
太阳能电池阵列是太阳能路灯操控体系的输入，为整个体系供给照明和操控所需电能，白日将太阳能电池阵列所接纳的光能改换为电能，对蓄电池进行充电；晚上，太阳能电池中止充电，输出端开路。在很多太阳能电池中较常用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池3种。多晶硅太阳能电池生产工艺相对简略，报价比单晶低，适宜用于太阳光足够日照好的东西部区域。单晶硅太阳能电池性能参数对比稳定，适宜用于阴雨天对比多、阳光相对不是很足够的南边区域。非晶硅太阳能电池对太阳光照条件需求对比低，适宜室外阳光缺乏的情况下运用。当时单晶硅和多晶硅太阳能电池的光电改换功率为12%～15%左右，怎么进步改换功率是当时太阳能运用的研讨要点之一。太阳能电池方阵作业电压通常为负载作业电压的1.4倍。
1.2 蓄电池:
　　蓄电池是太阳能照明体系的储能环节。白日，蓄电池将太阳能电池输出的电能改换为化学能储存起来，到夜间再改换回电能输出给照明负载。当时在太阳能路灯体系中常用的蓄电池是阀控式密封铅酸（VRLA）蓄电池，它具有不需补加酸水、无酸雾分出、可任意放置运用、运用清洗等长处。
蓄电池容量过小，不可以满意夜晚照明的需求；蓄电池过大，则一直处在亏电状况，影响蓄电池寿数，一起形成糟蹋。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。太阳能电池的电压要超越蓄电池的作业电压20%~30%，才干确保给蓄电池正常负电。
1.3 照明负载:通常太阳能灯具选用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。
(1)低压节能灯：功率小，光效较高，运用寿数可达2 000h，通常适宜太阳能草坪灯、庭院灯；
(2)低压钠灯：低压钠灯光效高，但需逆变器，因而报价贵，整个体系造价高，选用较少；
(3)无极灯：功率小，光效较高。该灯在220V通常市电条件下运用，寿数可以到达50000 h，但在太阳能灯具上运用时寿数大大削减和通常节能灯差不多；
(4)LED灯光源：寿数长，可达100000h，作业电压低，光效较高。跟着技能进步，LED的性能将进一步进步，LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。
2 操控器硬件规划:
作为太阳能路灯操控体系的中心，太阳能操控器规划的好坏关系到整个体系能否正常运转。
操控器的中心是R8C2K/L，它是当时国际上片内集成外围模块最多、功用最强的单片机种类之一，是高性能的16位单片机。它选用哈佛总线布局和RISC技能，指令履行功率高，功耗极低，带有FLASH程序存储器，装备有5个端口28个双向输入输出引脚，这些引脚大多数有第二、第三功用，内嵌8个10位数字量精度的AD改换器，配有6个可完结脉宽调制波形输出的CCP模块。操控器首要的作业是白日完结太阳能电池板对蓄电池充电的操控，晚上完结蓄电池对负载放电的操控，一起具有光控、时控功用，可以在白日夜间主动切换。
2.1 电流电压收集:
操控器收集太阳能电池的电压电流，用以完结太阳能电池最大功率点MPPT的盯梢；收集蓄电池的端电压，避免蓄电池的过充及过放；收集温度，用以完结温度抵偿。收集灯头电压、电流，完结对灯头的恒流操控，电压收集用电阻分压法完结，电流收集用分流器完结。
       2.2 显现模块：
显现模块有作业正常提示，蓄电池过充、蓄电池欠压等显现功用，可选用两个双色LED发光二极管完结，别离显现充电和放电状况。当电压由低到高改动时，指示灯由赤色到橙色到绿色突变色彩显现电压凹凸。充电状况：当蓄电池电压低于26.0 V时，LED1显现橙色；当蓄电池电压在26.8 V～28.8 V之间时，LED1显现绿色；当蓄电池电压高28.8V时，LED1显现赤色。放电状况：当蓄电池电压低于22.0V时，LED2显现橙色；当蓄电池电压在24.4V～24.8V之间时，LED2显现绿色；当蓄电池电压高于24.8V时，LED2显现赤色。
3 蓄电池充放电战略：
作为太阳能路灯照明体系储能用的蓄电池因为存在过放、过充、运用寿数短等疑问，要挑选适宜的充放电战略。一切的蓄电池充电进程都有快充、过充和浮充3个期间，每个期间都有不一样的充电需求。现行的充电办法首要有恒流充电、恒压充电、恒压限流充电、空隙式充电法等，这些充电办法各有利弊。这篇文章规划的操控器采纳归纳运用各充电办法运用于3期间充电。
(1)快充期间：蓄电池可以承受最大功率时，采纳太阳能电池最大功率点盯梢对蓄电池进行充电。当蓄电池端电压到达改换门限值后，进入过充期间。
(2)过充期间：选用恒压充电法，给蓄电池一个较高的稳定电压，一起检测充电电流。当充电电流降到低于改换门限值时，以为蓄电池电量已充溢，充电电路转到浮充期间。
(3)浮充期间：蓄电池一旦挨近全充溢时，其内部的大多数活性物质现已康复成本来的状况, 这时候为避免过充，选用比正常充电更低的充电电压进行充电。浮充电压依据蓄电池的实践需求设定，对12 V的VRLA蓄电池来说，通常在13.4V～14.4 V之间。此刻，在温差较大的区域，还大概进行恰当的温度抵偿。合理思考温度改动规模, 充电器大概依据蓄电池的温度系数给予某种方式的抵偿。因而，实践可采纳式(1)断定浮充电压Vf[4]:　
　   Vf =V0＋(T－25)c                      (1)
其间V0为基准点的电压，即未进行温度抵偿时的电压，T为检测到的当时温度，25℃为设定的基准温度，c为电压温度系数，这儿可设置为0.0132。
4 最大功率点操控战略：
因为太阳能电池的输出电压和输出电流跟着日照强度和电池结温的改动具有激烈的非线性，因而在特定的作业环境下存在着一个仅有的最大功率输出点MPP(Max Power Point )。在实践运用体系中，为了在相同的日照强度和电池结温下取得尽可能多的电能，就存在着一个最大功率输出点盯梢MPPT (MPP Tracking)的疑问。MPPT指为充分利用太阳能，操控改动太阳能电池阵列的输出电压或电流的办法使阵列一直作业在最大功率点邻近。
        4.1 MPPT操控办法：
为了完结太阳电池最大功率点盯梢，国内外提出了许多种完结办法。首要办法有[5]增量电导法( incremental conductance,简称IncCond法)、曲线拟合法( curve-fitting)、神经网络( neural network)、搅扰观测法(perturbation and observation,简称P&O法)等。并且，每一种操控办法又有多种完结算法。
本操控器选用搅扰观测法来完结MPPT。搅扰观测法是经过不断改动电池方阵的作业电压，实时调查、对比前后两点输出功率值，以便改动调理电压的方向，结尾稳定在最大功率点。虽然体系作业点会在MPP两边存在振动表象，形成必定的功率丢失，但此办法布局简略，只需丈量电压及电流两个参数，因而易于完结并得到广泛运用。
在电路的详细完结中，搅扰观测法可经过DC-DC改换器来完结。DC-DC 改换电路(也称为斩波电路或斩波器) 是接在直流电源和负载之间，经过操控电压将不可控的直流输入变为可控的直流输出的一种改换电路。从作业方式的视点，DC-DC 改换电路又可分为升压(Boost)、降压(Buck)、升降压(Boost-Buck)和丘克(Cuk)4种，其间降压、升压和升降压式DC-DC改换电路是对比常用的类型。本操控器选用的是Buck型降压电路。
4.2 DC-DC改换电路的完结：
Buck型降压电路原理如图2所示。电路由开关K、续流二极管D、储能电感L、滤波电容C等构成。当开关闭合时，电源经过开关K、电感L给负载供电，并将有些电能储存在电感L以及电容C中。因为电感L的自感，在开关接通后，电流增大得对比缓慢，即输出不能马上到达电源电压值。必定时刻后，开关断开，因为电感L的自感效果，将坚持电路中的电流不变，电流流过负载，经过续流二极管D，回来电感L的左端，然后形成了一个回路。经过操控开关闭合跟断开的时刻（即PWM——脉冲宽度调制），就可以操控输出电压.
4.3 MPPT的操控流程
　　选用搅扰观测法，准则是电压的改动一直能让太阳能输出功率朝大的方向改动。因而，首先让太阳能电池以某个电压输出，收集电压电流后核算得出它的输出功率Pi，再与前一刻的输出功率Pj进行对比，若Pi＜Pj，则修正脉宽使U=U－△U；若Pi＞Pj，则使U=U＋△U。依照以上准则再测、再比、再修正脉宽，逐次迫临太阳能电池的最大功率点。
5  操控体系软件规划
　　操控器软件的首要任务是：完结蓄电池的充电操控；完结电压、电流的收集、处置和核算，完结MPPT操控算法；完结蓄电池对负载的放电操控。操控体系软件选用模块化程序规划办法，运用E8A集成开发环境进行程序开发。
这篇文章所规划的以R8C系列为操控中心的智能太阳能路灯操控器，具有外围电路简略、可靠性高的特色，完结了太阳能电池的最大功率点盯梢，选用了合理的蓄电池充放电战略，完结算法简略，既进步了太阳能电池板的运用功率，又延长了蓄电池的运用寿数，具有必定的参阅和推广运用价值。